Особенности проектирования фундаментов в вытрамбованных котлованах

 

Проект фундаментов в вытрамбованных котлованах должен содержать:

• план отрывки котлована под здание или сооружение с отметками поверхности вытрамбовывания;

• размеры в плане и глубину отдельных котлованов;

• влажность грунта, при которой рекомендуется осуществлять вытрамбовывание котлованов, а при необходимости повышения влажности до оптимального значения - требуемое количество воды для увлажнения;

• ориентировочные размеры уплотненной зоны при принятых размерах трамбовки и режиме трамбования;

• минимально допустимые расстояния между котлованами ленточных прерывыстых фундаментов;

• размеры уширений в основании, объем жесткого материала (бетона, щебня, песчано-гравийной смеси и т. п.), втрамбовываемого в дно котлована, количество порций и объем одной порции;

• расчетные значения прочностных характеристик и модуля деформации уплотненных грунтов, условное расчетное сопротивление уплотненного грунта, действующие нагрузки на фундаменты;

• особые требования по технологии производства работ, контролю качества и приемке работ.

Отрывка котлована под здание или сооружение производится до отметки основания пола, с которой должно вестись трамбование.

Растительный слой и насыпной грунт с содержанием органического вещества более 0,05 должны быть полностью удалены.

При значительной их толщине, а также уклонах местности планировка дна выполняется подсыпкой местного глинистого грунта оптимальной влажности с уплотнением его до плотности сухого грунт = 1,55-1,60 т/м3, так как уплотнение грунта до более высокой плотности снижает эффективность трамбования.

При этом толщина подсыпки не должна превышать величины , принимаемой равной

 

(3.15)

 

где – глубина вытрамбовывания, м;

– ширина или диаметр вытрамбованного котлована, м;

- толщина уширения из жесткого материала, при трамбовке с заостренным концом принимаемая:

• в форме шара (hbr = rhr) для случаев, когда ниже дна котлована залегают песчаные грунты с ρd >1,60 т/м3 или пылевато-глинистые грунты с ρd> 1,60 т/м3 и степенью влажности Sr < 0,7, а также
ρd > 1,70 т/м3 и Sr> 0,7;

• эллипсоида вращения с отношениями полуосей hbr/rbr= 1,4при залегании ниже дна котлована песчаных грунтов с ρd < 1,50 т/м3 или пылевато-глинистых грунтов с Sr<0,7 при ρd < 1,60 т/м3 и Sr > 0,7 при
1,5 < ρd < 1,70 т/м3 и hbr/rbr= 1,8 для глинистых грунтов с Sr > 0,7 и
ρd < 1,50 т/м.

 

Радиус уширения основания определяется по формуле:

(3.16)

где коэффициент, учитывающий форму уширения и при расположении центра уширения на расстоянии 0,5h1от основания заостренной части фундамента (см. рис. 3.14), принимаемый равным: для шара – khr = 0,62; эллипсоида с hhr/rhr = 1,4 – khr = 0,55; эллипсоида с hhrlrhr =1,8- khr = 0,51; Vcr - объем втрамбованного в дно жесткого материала, м3.

 

Площадь уширенного основания из жесткого материала в его наибольшем сечении принимается, равной

 

(3.17)

 

Толщина уплотненной зоны ниже уширенной части из втрамбо­ванного материала определется по формуле

(3.18)

Радиус уплотненной зоны определяется по формуле

 

(3.19)

 

где и – соответственно средние значения плотностей сухого грунта природного сложения и уплотненного грунта, принимаемые по формуле (3.17);

коэффициент, принимаемый по табл. 3.13.

 

Площадь сечения уплотненной зоны, образующейся при втрамбовывании жесткого материала, в месте наибольшего уширения принимается равной

(3.20)

Расположение вытрамбованных котлованов в плане для каркасных зданий принимается в соответствии с планом колонн и действующими нагрузками.

Под каждую колонну вытрамбовывается отдельный котлован, под спаренные колонны у деформационных швов котлован вытрамбовывается в два следа. У деформационных швов обычно вытрамбовывается один котлован с устройством соответствующего ростверка или уширенного оголовка под колонны.

 

Таблица 3.12

 

Значения коэффициента

Средняя плотность сухого грунта после уплотнения, т/м Коэффициент при плотности сухого грунта природного сложения ρd , t/m3, равный
1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60
1,60 1,57 1,66 1,76 1,90 2,10 2,40 3,02
1,65 1,52 1,60 1,68 1,78 1,92 2,11 2,42 3,24
1,70 1,48 1,54 1,61 1,69 1,80 1,94 2,13 2,57
1,75 1,44 1,49 1,55 1,62 1,71 1,82 1,96 2,07
1,80 1,41 1,45 1,51 1,57 1,64 1,73 1,83 1,98
1,85 1,38 1,42 1,47 1,52 1,58 1,65 1,74 1,85

 

Примечание. Для промежуточных значений и величина определяется по интерполяции.

 

Фундаменты бескаркасных зданий располагаются в вытрамбованных котлованах по осям стен на расстояниях, определяемых исходя из нагрузок на фундаменты, планов расположения стен, длины фундаментных балок, прочности и деформативности цокольных панелей и панелей технического подполья, а также с учетом возможности вытрамбовывания близко расположенных котлованов. Минимальное расстояние между котлованами в свету принимается не менее 0,8 их ширины.

Глубина вытрамбованных котлованов принимается исходя из необходимой глубины заложения фундамента, толщины подсыпки, а также связи с каналами, приямками и коммуникациями.

Минимальная глубина вытрамбованных котлованов для фундаментов неглубокого заложения без уширения основания определяется по формуле:

(3.21)

 

где = 1,5bm – максимальная толщина уплотненного слоя под котлованами, м;

среднее значение плотности сухого грунта природного сложения (или насыпного) в пределах слоя от отметки трамбовки до нижней границы уплотненной зоны, т/м3 ;

s New Roman"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:spacing w:val="0"/></w:rPr><m:t>.</m:t></m:r><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:fareast="Times New Roman" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:spacing w:val="0"/><w:lang w:val="EN-US"/></w:rPr><m:t>s</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> среднее значение плотности сухого грунта в пределах уплотняемой зоны, определяемое по формуле

 

(3.22)

 

где плотность грунта, т/м3;

степень влажности уплотненного грунта, = 0,9;

природная влажность грунта;

плотность воды, т/м3 .

 

Для фундаментов с уширенным основанием минимальная глубина трамбовки принимается dpmin > 2bm.

Форма трамбовок в плане при трамбовании котлованов под обычные фундаменты принимается квадратной, прямоугольной или круглой с плоским или заостренным основанием (см. рис. 3.13). Уклон боковых стенок трамбовок принимается в пределах от 1:15
до 1:3.

Для устройства котлованов под фундаменты с уширенным основанием применяются трамбовки квадратной, шестигранной или круглой формы в плане с углом заострения нижнего конца 60-90°.

Во всех случаях высота трамбовки должна превышать максимальную глубину трамбования котлованов на 10-20 см. Вес трамбовки назначается исходя из того, чтобы удельное статическое давление по основанию трамбовки было для фундаментов без уширения основания не менее 30 кПа и с уширенным основанием – 50 кПа.

Число ударов трамбовки по одному следу для получения заданной глубины приближенно определяется по формуле:

 

(3.23)

 

где заданная глубина котлована, м;

коэффициент, принимаемый равным 1,0 при вытрамбовывании котлованов в грунтах с влажностью, близкой к оптимальной, а при понижении влажности более чем на 0,03-0,05 от оптимальной – 0,7;

средняя величина понижения дна котлована за один удар трамбовки принимается для трамбовок с плоским основанием площадью А, м2:

А < 1,0.......................... = 10 см;

А = 1,0-2,0.................... = 8 см;

А = 2,0.......................... = 6 см.

 

Для трамбовок с заостренным нижним концом – = 15 см.

Наибольшая эффективность при вытрамбовывании котлованов достигается при оптимальной влажности грунтов , определяемой по результатам опытного уплотнения или приближенно принимаемой по выражению (3.2).

Необходимый объем воды для получения оптимальной влажности грунта под каждый котлован определяется по формуле

 

(3.24)

 

где – площадь проекции уплотненной зоны, м2.

 

Фундаменты в вытрамбованных котлованах проектируются, как правило, монолитными с учетом бетонирования их враспор со стенками котлована.

При расчете столбчатых и ленточных прерывистых фундаментов в вытрамбованных котлованах без уширенных оснований краевые давления под подошвой фундаментов определяются по формуле
(рис. 3.16):

r wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> (3.25)

где – сумма вертикальных нагрузок, действующих на фундамент, кН;

собстственный вес фундамента, кН;

площадь фундамента в среднем сечении на глубине 0,5h, м2;

- сумма моментов сил относительно подошвы фундамента, кНм;

средняя ширина фундамента в сечении на глубине 0,5h, м;

момент сопротивления среднего сечения фундамента на глубине 0,5hk (hk- глубина вытрамбованного котлована, м);

–реактивный отпор грунта, кПа:

(3.26)

 

где = 60 кН/м2; = 0,4; - среднее давление в сечении фундамента на глубине 0,5hk,кПа.

 

При этом должны быть выполнены условия ртах < 1,2R1(2);
pmin>
0, где R1(2);- расчетное сопротивление грунта основания, кПа.

 

 

Рис. 3.16. Схема к расчету столбчатого фундамента

в вытрамбованном котловане:

1–столбчатый фундамент; 2 – граница уплотненной зоны

За расчетное сопротивление грунта основания фундамента в вы­трамбованном котловане принимается минимальное значение, получаемое из расчетного сопротивления уплотненного грунта:

R1, определяемого по формуле (5.7) СП 22.13330.2011 [25] с использованием прочностных характеристик φ11 и c11 уплотненных грунтов в водонасыщенном состоянии;

R2, определяемого по формуле

 

(3.27)

 

где gzg и – напряжения от собственного веса грунта соответственно на кровле подстилающего слоя и на отметке заложения фундамента, кПа;

– коэффициент уменьшения дополнительного давления от фундамента на кровле неуплотненного слоя, определяемый по табл. 5.8 СП 22.13330.2011 [25].

 

В формуле (3.27) начальное просадочное давление ρsl принимается с коэффициентом γg= 1,5 при определении рsl по результатам компрессионных испытаний и γg = 1,2 - по штамповым испытаниям.

Осадки столбчатых и ленточных прерывистых фундаментов в вытрамбованных котлованах определяются по схеме двухслойного основания, состоящего из уплотненного слоя грунта толщиной hs = 1,5bm и подстилающего деформации грунта в водонасыщенном состоянии Esat, величина которого для подстилающего слоя принимается в интервале изменения давления от нуля до начального просадочного давления psl.

Несущая способность фундаментов в вытрамбованных котлованах Fu с уширенным основанием на вертикальную нагрузку определяется при полном замачивании просадочного грунта в основании как наименьшее из значений:

• фундамента по жесткому материалу, втрамбованному в дно котлована Fu1;

• несущей способности уплотненного грунта в пределах уплотненной зоны Fu2;

• несущей способности подстилающего уплотненную зону грунта природной структуры Fu3,.

Несущая способность фундамента Fu1, исходя из несущей способности жесткого материала, втрамбованного в дно котлована, определяется по формуле

(3.28)

 

где = 1,0 – коэффициент условий работы фундамента;

- расчетное сопротивление жесткого материала, принимаемое равным: для жесткого бетона, щебня и гравия 10 000 кПа, для крупного песка - 5000 кПа;

–площадь нижнего сечения фундамента, м2.

 

Несущая способность по уплотненному слою вычисляется по формуле

(3.29)

где и – коэффициенты условий работы, равные 1,0;

R'c – расчетное сопротивление уплотненного грунта под уширением, кПа, определяемое по табл. 3.13;

–площадь поперечного сечения уширенного основания из жесткого материала в месте его наибольшего уширения, м2;

d wsp:val="00FF500A"/><wsp:rsid wsp:val="00FF70FB"/></wsp:rsids></w:docPr><w:body><w:p wsp:rsidR="00000000" wsp:rsidRDefault="00640D4E"><m:oMathPara><m:oMath><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:fareast="Times New Roman" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:spacing w:val="0"/></w:rPr><m:t>h</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> – высота наклонной части фундамента, находящейся в грунте, м;

–периметр поперечного сечения фундамента в его средней части, м;

–расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности наклонной части, кПа, принимаемое по табл. 3.14;

– коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности фундамента, принимаемый = 0,8;

– уклон боковых стенок фундамента в долях единицы, при
> 0,025 принимаемый равным 0,025;

–компрессионный модуль деформации верхнего слоя грунта природной структуры в водонасыщенном состоянии при р < psl кПа;

i–коэффициент условий работы, принимаемый γci = 0,5;

–реологический коэффициент, принимаемый = 0,8.

Таблица 3.13

 

Значения уплотненного грунта под уширением

Глубина от поверхности до низа уширенного основания, м , кПа, при I1
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
5,0

Таблица 3.14

Значение Rf по боковой поверхности наклонной части фундамента

Глубина вытрамбовывания, м Rf, к I1,
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0

 

Несущая способность фундамента Fu3 на вертикальную нагрузку по подстилающему слою определяется по формуле

(3.30)

 

где – коэффициент условий работы подстилающего неуплотненного грунта, принимаемый по табл. 3.155

 

Таблица 3.15

 

Глубина трамбования dp, м 2,0 2,5 3,0 3,5
Коэффициент 1,0 1,2 1,4 1,6

R – расчетное сопротивление подстилающего слоя грунта, определяемое для непросадочных грунтов согласно требованиям СНиП 2.02.01-83* [22], а для просадочных грунтов - по нижеприведенной формуле с коэффициентом k, вводимым к величине pst и принимаемым равным при определении psl по штамповым испытаниям k = 1,2, по компрессионным испытаниям - k= 1,5:

 

(3.31)

 

где и – напряжения от собственного веса грунта соответственно на кровле подстилающего слоя и на отметке заложения фундамента, кПа;

– коэффициент уменьшения дополнительного давления от фундамента на кровле неуплотненного или незакрепленного слоя, определяемый по табл. 5.8 СП 22.13330.2011[35];

As – площадь поперечного сечения уплотненной зоны в месте ее наибольшего размера, м2.

 

Несущая способность уплотненных грунтов под фундаментами и вокруг них в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием на горизонтальные нагрузки и моменты Fhопределяется по формуле

(3.32)

где –коэффициент условий работы, = 0,8;

– реактивный отпор грунта, определяемый по формуле (3.26);

–средняя ширина фундамента на глубине 0,5/г;

d wsp:val="00FF500A"/><wsp:rsid wsp:val="00FF70FB"/></wsp:rsids></w:docPr><w:body><w:p wsp:rsidR="00000000" wsp:rsidRDefault="00446EE5"><m:oMathPara><m:oMath><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:fareast="Times New Roman" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:spacing w:val="0"/></w:rPr><m:t>h</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> –высота фундамента без учета заостренной части, м.

Расчетная вертикальная нагрузка на фундаменты в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием

 

(3.33)

 

где коэффициент надежности, принимаемый при определении несущей способности фундаментов расчетом = 1,4, а по данным испытаний = 1,0.

 

Опытные работы по вытрамбовыванию котлованов производят на площадке, расположенной в непосредственной близости от строящегося объекта; в котловане, отрытом на проектную глубину, для всех видов и размеров трамбовок, применяемых для устройства фундаментов с замером величин понижения дна котлована после каждых двух ударов трамбовки.

После вытрамбовывания опытного котлована по оси его отрывают шурфы или траншею на глубину не менее 2bт ниже его дна с таким расчетом, чтобы одна из его стенок проходила через центр котлована.

В шурфе определяют форму и размеры уплотненной зоны, уширенного основания из втрамбованного материала, а также отбираются монолиты уплотненного грунта с целью определения его прочностных характеристик с и φ.








Дата добавления: 2015-10-09; просмотров: 2077;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.062 сек.